本發(fā)明涉及集裝箱碼頭自動(dòng)化，具體是一種基于多源傳感器融合的集卡對(duì)位導(dǎo)引系統(tǒng)，用于提高碼頭作業(yè)效率和安全性。
背景技術(shù)：
1、場(chǎng)橋和岸橋是專業(yè)化碼頭作業(yè)的主要作業(yè)機(jī)械，其作業(yè)效率和安全生產(chǎn)直接影響著碼頭裝卸速度和安全運(yùn)營(yíng)。在生產(chǎn)作業(yè)過(guò)程中，當(dāng)?shù)蹙邚募ㄉ系踹\(yùn)集裝箱或者將集裝箱放置在集卡上時(shí)，傳統(tǒng)方法需要依靠集卡司機(jī)通過(guò)個(gè)人的目測(cè)，前后反復(fù)移動(dòng)集卡，完成集卡與吊具的對(duì)位。該對(duì)位過(guò)程降低了集裝箱的裝卸速度，增加了司機(jī)的操作疲勞，同時(shí)難以完全避免吊具與集裝箱或集卡之間的碰撞，造成設(shè)備損壞，帶來(lái)了諸多安全隱患。
2、市場(chǎng)上的水平運(yùn)輸設(shè)備對(duì)位導(dǎo)引系統(tǒng)大多僅用一種傳感器(激光雷達(dá)或視覺(jué)傳感器)，而這種對(duì)位導(dǎo)引系統(tǒng)在作業(yè)過(guò)程中提高碼頭作業(yè)效率有限并且存在安全隱患。因此需要一種基于多源傳感器融合的集卡對(duì)位導(dǎo)引系統(tǒng)，即使用激光雷達(dá)和視覺(jué)傳感器融合的集卡對(duì)位導(dǎo)引系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)集卡車、agv、跨運(yùn)車等多種有人或無(wú)人水平運(yùn)輸設(shè)備的精準(zhǔn)識(shí)別、快速對(duì)準(zhǔn)和3d定位，提高現(xiàn)有產(chǎn)品的實(shí)時(shí)性和魯棒性，更加適應(yīng)自動(dòng)化作業(yè)對(duì)于效率和安全的要求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)，本發(fā)明提出了一種基于多源傳感器融合的集卡對(duì)位導(dǎo)引系統(tǒng)。系統(tǒng)首先通過(guò)視覺(jué)分割算法處理攝像頭采集的視頻流圖像，精準(zhǔn)識(shí)別集卡車頭、集裝箱和托架的位置，同時(shí)結(jié)合激光掃描儀采集的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的高精度位置識(shí)別。隨后，系統(tǒng)根據(jù)不同的業(yè)務(wù)功能，綜合視覺(jué)與激光傳感器分析的結(jié)果，從而獲得集卡的對(duì)位方向、距離及高度等信息，并結(jié)合plc系統(tǒng)提供的吊具位置和鎖頭開(kāi)閉狀態(tài)，優(yōu)化對(duì)位導(dǎo)引決策。最終，控制器將導(dǎo)引信息輸出至led顯示屏和喇叭，為操作人員提供實(shí)時(shí)的視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)反饋，從而實(shí)現(xiàn)高效、安全的對(duì)位操作。
2、本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為：一種基于多源傳感器融合的集卡對(duì)位導(dǎo)引系統(tǒng)，包括激光檢測(cè)模塊、視覺(jué)檢測(cè)模塊以及激光與視覺(jué)融合處理模塊，其中：
3、激光檢測(cè)模塊負(fù)責(zé)激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)的采集、處理和集卡的跟蹤，通過(guò)聚類算法識(shí)別輸出集卡的車頭位置信息、集裝箱及托架的位置和高度信息；
4、視覺(jué)檢測(cè)模塊用于接入攝像頭的視頻流數(shù)據(jù)，對(duì)圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)采集并通過(guò)預(yù)處理輸入到不同的視覺(jué)算法模型中，識(shí)別出作業(yè)區(qū)域中的集卡位置、類型及相關(guān)特性；
5、激光與視覺(jué)融合處理模塊用于激光與視覺(jué)數(shù)據(jù)的并行處理，支持單視覺(jué)、單激光及融合模式運(yùn)行；通過(guò)整合激光檢測(cè)模塊和視覺(jué)檢測(cè)模塊的運(yùn)行結(jié)果，根據(jù)業(yè)務(wù)需求確定適配的融合策略，生成最終的集卡對(duì)位導(dǎo)引信息。
6、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的積極效果是：
7、第一，本發(fā)明適用于岸橋和場(chǎng)橋兩種作業(yè)環(huán)境，提供多種作業(yè)模式(單激光、單視覺(jué)和融合模式)，并通過(guò)靈活配置額外傳感器滿足跨距外作業(yè)和雙循環(huán)作業(yè)的需求。通過(guò)視覺(jué)與激光傳感器的融合技術(shù)，系統(tǒng)能夠充分發(fā)揮兩種傳感器的優(yōu)勢(shì)，支持碼頭內(nèi)集卡、外集卡和agv等多種運(yùn)輸設(shè)備的精準(zhǔn)識(shí)別與快速對(duì)位，提升作業(yè)效率。
8、第二、本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了視覺(jué)與激光的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。視覺(jué)負(fù)責(zé)提供集卡車類型、導(dǎo)引角度與傾斜信息，激光則提供高度與位置的精準(zhǔn)數(shù)據(jù)。
9、第三、本發(fā)明通過(guò)激光跟蹤框切分技術(shù)，解決了多輛集卡車串行距離過(guò)近帶來(lái)的導(dǎo)引難題，支持2米內(nèi)精確處理；激光統(tǒng)計(jì)濾波器去噪技術(shù)有效去除噪點(diǎn)與誤差，確保數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠。動(dòng)態(tài)跟蹤框機(jī)制結(jié)合視覺(jué)補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)不同大小及形狀車輛的精準(zhǔn)跟蹤。
10、第四、本發(fā)明根據(jù)不同作業(yè)場(chǎng)景和條件動(dòng)態(tài)調(diào)整導(dǎo)引策略，例如異型箱場(chǎng)景中優(yōu)先采用視覺(jué)導(dǎo)引。激光與視覺(jué)的聯(lián)合觸發(fā)安全機(jī)制進(jìn)一步保障作業(yè)安全，僅需一方檢測(cè)到風(fēng)險(xiǎn)即可迅速報(bào)警。
1.一種基于多源傳感器融合的集卡對(duì)位導(dǎo)引系統(tǒng)，其特征在于：包括激光檢測(cè)模塊、視覺(jué)檢測(cè)模塊以及激光與視覺(jué)融合處理模塊，其中：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多源傳感器融合的集卡對(duì)位導(dǎo)引系統(tǒng)，其特征在于：激光檢測(cè)模塊的檢測(cè)算法步驟包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于多源傳感器融合的集卡對(duì)位導(dǎo)引系統(tǒng)，其特征在于：步驟s4中采用統(tǒng)計(jì)濾波器，對(duì)激光二維平面中的每個(gè)點(diǎn)的鄰域進(jìn)行統(tǒng)計(jì)去噪的方法為：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多源傳感器融合的集卡對(duì)位導(dǎo)引系統(tǒng)，其特征在于：視覺(jué)檢測(cè)模塊采用圖像去霧算法對(duì)獲取的圖像進(jìn)行預(yù)處理，具體步驟包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多源傳感器融合的集卡對(duì)位導(dǎo)引系統(tǒng)，其特征在于：視覺(jué)算法模型包括集卡分割模型、異型箱分類模型、集卡托架分類模型和集裝箱鎖孔檢測(cè)模型，其中：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于多源傳感器融合的集卡對(duì)位導(dǎo)引系統(tǒng)，其特征在于：在岸橋場(chǎng)景下，當(dāng)集卡識(shí)別框存在跳變時(shí)，利用識(shí)別出的集裝箱四個(gè)鎖孔的中心點(diǎn)來(lái)擬合出穩(wěn)定的貼合集裝箱的位置框去對(duì)位，具體步驟包括：
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多源傳感器融合的集卡對(duì)位導(dǎo)引系統(tǒng)，其特征在于：激光與視覺(jué)融合處理模塊利用視覺(jué)檢測(cè)模塊提取集卡的位置信息、方向、類型及其他關(guān)鍵特征，為對(duì)位導(dǎo)引提供數(shù)據(jù)支持，具體業(yè)務(wù)包括：
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多源傳感器融合的集卡對(duì)位導(dǎo)引系統(tǒng)，其特征在于：激光與視覺(jué)融合處理模塊利用激光檢測(cè)模塊識(shí)別集卡的高度、位置及托架信息，具體業(yè)務(wù)包括：
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多源傳感器融合的集卡對(duì)位導(dǎo)引系統(tǒng)，其特征在于：激光與視覺(jué)融合處理模塊根據(jù)業(yè)務(wù)需求確定適配的融合策略，具體內(nèi)容包括：